对数函数具有以下性质:
定义域和值域
定义域:正实数集合,即 $x > 0$。
值域:实数集合,即 $y \in \mathbb{R}$。
对数函数与指数函数的关系
对数函数 $y = \log_a x$ 与指数函数 $y = a^x$ 是互为反函数的关系。
互为反函数的性质:$\log_a (a^x) = x$ 和 $a^x = \log_a x$ 成立。
基本性质
$\log_a 1 = 0$,因为 $a^0 = 1$。
$\log_a a = 1$,因为 $a^1 = a$。
$\log_a (ax) = x$,其中 $a > 0$ 且 $a \neq 1$,$x$ 为实数。
单调性
当 $a > 1$ 时,对数函数在其定义域 $(0, +\infty)$ 内是单调递增的。
当 $0 < a < 1$ 时,对数函数在其定义域 $(0, +\infty)$ 内是单调递减的。
定点
对数函数的图像恒过定点 $(1, 0)$,即当 $x = 1$ 时,$y = 0$。
奇偶性
对数函数既不是奇函数也不是偶函数,因为对于任意的 $x$ 值,其对应的 $y$ 值和 $-y$ 值并不相等,也不关于原点对称。
周期性
对数函数没有周期性,即对于任意的正整数 $k$,函数 $f(x + k) \neq f(x)$。
值域
对数函数的值域为全体实数 $\mathbb{R}$,这是因为对于任意的实数 $y$,都存在一个正数 $x$ 使得 $y = \log_a x$。
对数运算法则
$\log_a (MN) = \log_a M + \log_a N$。
$\log_a \left(\frac{M}{N}\right) = \log_a M - \log_a N$。
$\log_a (M^n) = n \log_a M$。
$\log_a \left(M^n\right) = \frac{1}{n} \log_a M$。
换底公式:$\log_a b = \frac{\log_c b}{\log_c a}$,其中 $c$ 是新的底数。
这些性质使得对数函数在数学分析、代数和工程等领域具有广泛的应用。